Rectificador de punto medio de onda completa
Si hablamos de rectificadores de diodos monofásicos en general, entonces el rectificador de onda completa de punto medio le permite obtener menores pérdidas en los diodos, ya que solo hay dos diodos.
Además, normalmente este tipo de rectificadores se utilizan en dispositivos de baja tensión donde la corriente a través de los diodos es fundamental, por lo que en este aspecto es más ventajoso un circuito de punto medio de onda completa, ya que las pérdidas de energía en los diodos son proporcionales al cuadrado. del valor medio de la corriente que circula por ellos.
Y cuando consideras la disponibilidad y la calidad Diodo Schottky (caída de tensión directa baja) que están ampliamente disponibles en el mercado hoy en día, la elección a favor de un circuito de punto medio es obvia.
Y si estamos hablando de convertidores de impulsos de transformador con un transformador push-pull (puente, medio puente, push-pull) que funcionan a frecuencias mucho más altas que la frecuencia de red habitual, solo queda el circuito rectificador con un punto medio y no otro.
Sin embargo, en este artículo nos centraremos en el cálculo del rectificador en relación a una línea de baja frecuencia de 50 Hz, donde la corriente rectificada es sinusoidal.
En primer lugar, cabe señalar que en el rectificador, que se construye según este esquema, nos obliga a tener un transformador con dos bobinados secundarios idénticos o con un bobinado secundario, pero con una salida en el medio (que es esencialmente lo mismo).
La tensión obtenida en serie de los semi-devanados de dicho transformador es en realidad bifásica con respecto al punto medio, que actúa como un punto cero durante la rectificación, ya que aquí se forman dos EMF de igual magnitud pero de dirección opuesta. Es decir, los voltajes en los terminales finales del devanado secundario del transformador, que surgen en cualquier momento de su operación, se desfasan 180 grados.
Los terminales opuestos de los devanados w21 y w22 están conectados a los ánodos de los diodos VD1 y VD2, mientras que los voltajes u21 y u22 aplicados a los diodos están en oposición de fase.
Por lo tanto, los diodos conducen la corriente a su vez, cada uno durante su semiciclo de la tensión de alimentación: durante un semiciclo, el ánodo del diodo VD1 tiene un potencial positivo y la corriente i21 fluye a través de él, a través de la carga y a través de la bobina (semibobina) w21, mientras que el diodo VD2 está en la condición de polarización inversa, está bloqueado, por lo que no fluye corriente a través de la semibobina w22.
Durante el siguiente medio ciclo, el ánodo del diodo VD2 tiene un potencial positivo y la corriente i22 fluye a través de él, a través de la carga y a través de la bobina (semi-bobina) w22, mientras que el diodo VD1 está en el estado de polarización inversa, está bloqueado, por lo tanto, la corriente no fluye a través de la media bobina w21.
El resultado que se consigue es que la corriente circula por la carga siempre en el mismo sentido, es decir, la corriente se rectifica. Y cada una de las mitades del devanado secundario del transformador se carga solo durante medio período de dos. Para un transformador, esto significa que la magnetización nunca ocurre en su circuito magnético porque las fuerzas magnetomotrices de los componentes de CC de las corrientes de los devanados están dirigidas en sentido opuesto.
Denotemos el voltaje efectivo entre el punto medio y la terminal lejana de uno de los semibobinados como U2. Entonces se obtiene la tensión media rectificada Ud entre el punto medio del devanado secundario y el punto de conexión de los cátodos de los diodos, en este caso el valor medio de la tensión en la carga será:
Vemos que el valor medio de la tensión rectificada está relacionado con el valor rms de la misma forma que el valor medio de la corriente está relacionado con el valor rms de la corriente con una tensión sinusoidal no rectificada.
El valor promedio de la corriente de carga se encuentra mediante la fórmula (donde Rd es la resistencia de carga):
Y dado que la corriente fluye a través de los diodos en serie, ahora puede encontrar la corriente promedio de cada diodo y la amplitud de la corriente para cada diodo. Al elegir un diodo para dicho rectificador, es importante prestar atención al hecho de que la corriente máxima permitida del diodo es ligeramente superior al valor establecido de acuerdo con esta fórmula:
Al diseñar un rectificador de punto medio de onda completa, también es importante recordar que el voltaje inverso aplicado a un diodo bloqueado mientras el otro diodo está conduciendo alcanza el doble de la amplitud del voltaje de media bobina.Por tanto, la tensión inversa máxima para el diodo seleccionado siempre debe ser superior a este valor:
Cuando se especifica el voltaje de salida (corregido) Ud, entonces el valor efectivo del voltaje U2 del medio devanado secundario se relacionará con él de la siguiente manera (compárese con la primera fórmula):
Además, al diseñar un rectificador y establecer el voltaje de salida promedio Ud que se obtendrá bajo carga, es necesario agregarle la caída de voltaje directo en el diodo Uf (se proporciona en la documentación del diodo). Multiplicar la mitad de la corriente de carga promedio por la caída de voltaje directo en el diodo nos da la cantidad de energía que inevitablemente tendrá que disiparse en cada uno de los dos diodos como calor:
Al elegir diodos, es importante tener esto en cuenta, para evaluar las capacidades de la carcasa del diodo, si puede disipar tanta potencia y no fallar al mismo tiempo. Si es necesario, deberá realizar cálculos térmicos adicionales con respecto a la selección de disipadores de calor a los que se conectarán estos diodos.